Induktív csatolású oszcilláló áramkörök

Tekintsünk két oszcilláló áramkört, amelyek egymáshoz képest helyezkednek el úgy, hogy az energia átvihető az első körből a másodikba és fordítva.

Az ilyen állapotú oszcillátoráramköröket csatolt áramköröknek nevezzük, mivel az egyik áramkörben fellépő elektromágneses rezgések a másik áramkörben elektromágneses rezgéseket okoznak, és ezen áramkörök között úgy mozog az energia, mintha összekapcsolódnának.

Minél erősebb a kapcsolat a láncok között, minél több energia kerül át egyik láncból a másikba, a láncok annál intenzívebben hatnak egymásra.

A hurokösszekapcsolás nagysága a Kwv hurokcsatolási együtthatóval számszerűsíthető, amelyet százalékban mérünk (0-100%). Az áramköri csatlakozás induktív (transzformátor), autotranszformátor vagy kapacitív. Ebben a cikkben az induktív csatolást fogjuk figyelembe venni, vagyis azt az állapotot, amikor az áramkörök kölcsönhatása csak a mágneses (elektromágneses) tér miatt megy végbe.

Az induktív csatolást transzformátorcsatolásnak is nevezik, mivel az áramköri tekercsek egymásra gyakorolt ​​kölcsönös induktív hatása miatt jön létre, mint pl. a transzformátorban, azzal az egyetlen különbséggel, hogy az oszcilláló áramkörök elvileg nem kapcsolhatók olyan szorosan, mint az egy hagyományos transzformátornál megfigyelhető.

A csatlakoztatott áramkörök rendszerében az egyiket generátor táplálja (váltakozó áramforrásból), ezt az áramkört primer áramkörnek nevezik. Az ábrán a primer áramkör az L1 és C1 elemekből áll. A primer áramkörből energiát kapó áramkört szekunder körnek nevezzük, az ábrán L2 és C2 elemekkel ábrázoljuk.

Link konfiguráció és hurokrezonancia

Amikor az I1 áram változik a primer hurok L1 tekercsében (növekszik vagy csökken), a tekercs körüli B1 mágneses tér indukciójának nagysága ennek megfelelően változik, és ennek a mezőnek az erővonalai keresztezik az L2 szekunder tekercs meneteit. és ezért az elektromágneses indukció törvénye szerint indukáljon benne EMF-et, ami az I2 áramot okozza az L2 tekercsben. Ezért kiderül, hogy a primer áramkör energiája a mágneses mezőn keresztül jut át ​​a szekunder áramkörbe, mint egy transzformátorban.

A gyakorlatilag összekötött hurkok lehetnek állandó vagy változó összeköttetésűek, ami a hurkok előállítási módjával valósul meg, például a hurkok tekercseit közös keretre tekerhetjük, helyhez kötötten, vagy lehetőség van fizikai a tekercsek egymáshoz viszonyított mozgása, akkor kapcsolatuk változó. A változó összekötő tekercsek sematikusan láthatók, és egy nyíl keresztezi őket.

Így, mint fentebb megjegyeztük, a tekercsek csatolási együtthatója Ksv százalékban tükrözi az áramkörök összekapcsolását, a gyakorlatban, ha azt képzeljük, hogy a tekercsek azonosak, akkor megmutatja, hogy mennyi az F1 mágneses fluxusból Az L1 tekercs az L2 tekercsre is esik. Pontosabban a Ksv csatolási együttható azt mutatja meg, hogy a második körben indukált EMF hányszor kisebb, mint a benne indukálható EMF, ha az L1 tekercs összes mágneses erővonala részt vesz a létrehozásában.

Annak érdekében, hogy a csatlakoztatott áramkörökben elérhető maximális áramerősség és feszültség elérhető legyen, azoknak meg kell maradniuk rezonanciában egymással.

Az átviteli (elsődleges) áramkör rezonanciája lehet áramok rezonanciája vagy feszültség rezonanciája, az elsődleges áramkör eszközétől függően: ha a generátor sorosan van csatlakoztatva az áramkörhöz, akkor a rezonancia feszültségben lesz, ha párhuzamosan - az áramok rezonanciája. A szekunder áramkörben általában feszültségrezonancia lép fel, mivel maga az L2 tekercs gyakorlatilag a szekunder áramkörrel sorba kapcsolt váltakozó feszültségforrásként működik.

Miután hurkokat társított egy bizonyos CWS-hez, a rezonanciára hangolás a következő sorrendben történik. A primer áramkör úgy van beállítva, hogy rezonanciát kapjon a primer hurokban, vagyis addig, amíg el nem éri a maximális I1 áramot.

A következő lépés a szekunder áramkör maximális áramerősségre állítása (maximális feszültség a C2-nél). A primer áramkör ezután be van állítva, mert az L2 tekercsből származó F2 mágneses fluxus most hatással van az F1 mágneses fluxusra, és az elsődleges hurok rezonanciafrekvenciája kissé megváltozik, mivel az áramkörök most együtt működnek.

Kényelmes, ha a C1 és C2 állítható kondenzátorokat egyidejűleg egy blokk részeként kialakított csatlakoztatott áramkörök felállításakor (a közös rotorral rendelkező állítható kondenzátorokat sematikusan az őket keresztező kombinált pontozott nyilak jelzik). Egy másik beállítási lehetőség a viszonylag kis kapacitású további kondenzátorok párhuzamos csatlakoztatása a fővel.

Lehetőség van a rezonancia beállítására a tekercsek induktivitásának beállításával is, például a mag tekercsen belüli mozgatásával. Az ilyen "hangolható" magokat szaggatott vonalak jelzik, amelyeket egy nyíl keresztez.

A láncok egymásra hatásmechanizmusa

Miért hat a szekunder kör az elsődleges áramkörre, és hogyan történik ez? A szekunder áramkör I2 árama létrehozza saját F2 mágneses fluxusát, amely részben keresztezi az L1 tekercs meneteit, és ezért EMF-et indukál benne, amely irányul (Lenz szabálya szerint) az I1 árammal szemben, és ezért igyekszünk csökkenteni, ez a primer áramkört keresi kiegészítő ellenállásként, vagyis a bevezetett ellenállást.

Amikor a szekunder áramkör a generátor frekvenciájára van hangolva, az általa a primer áramkörbe bevezetett ellenállás tisztán aktív.

A bevezetett ellenállás nagyobbnak bizonyul, minél erősebbek az áramkörök, vagyis minél több Kw, annál nagyobb az ellenállás, amelyet a szekunder áramkör vezet be az elsődleges áramkörbe. Valójában ez a beillesztési ellenállás jellemzi a szekunder körbe átvitt energia mennyiségét.

Ha a szekunder áramkört a generátor frekvenciájára hangoljuk, akkor az általa bevezetett ellenállásnak az aktív mellett van egy reaktív komponense is (kapacitív vagy induktív, attól függően, hogy az áramkör milyen irányban van elágazva) .

A kontúrok közötti kapcsolat mérete

Tekintsük a szekunder áramkör áramának grafikus függését a generátor frekvenciájától az áramkörök Kww csatolási tényezőjéhez viszonyítva. Minél kisebb a kontúrok csatolása, annál élesebb a rezonancia, és a Kww növekedésével a rezonanciagörbe csúcsa először ellaposodik (kritikus csatolás), majd ha a csatolás még erősebbé válik, kettős hátas megjelenést kap.

A kritikus csatlakozás optimálisnak tekinthető abból a szempontból, hogy a szekunder körben a legnagyobb teljesítményt kapjuk, ha az áramkörök azonosak. Az ilyen optimális üzemmód csatolási tényezője számszerűen megegyezik a csillapítás értékével (a Q áramkör Q-tényezőjének reciproka).

Az erős kapcsolat (kritikusabb) süllyedést képez a rezonanciagörbében, és minél erősebb ez a kapcsolat, annál szélesebb a frekvenciaesés. Az áramkörök erős összekapcsolásával az elsődleges hurokból származó energia több mint 50% -os hatásfokkal kerül a szekunderbe; ezt a megközelítést olyan esetekben alkalmazzák, amikor több energiát kell átvinni áramkörről áramkörre.

A gyenge csatolás (kevesebb, mint a kritikus) olyan rezonanciagörbét biztosít, amelynek alakja ugyanaz, mint egyetlen áramkör esetében. Gyenge csatolást alkalmaznak olyan esetekben, amikor nincs szükség jelentős teljesítmény átvitelére az elsődleges hurokból a szekunder körbe nagy hatásfokkal, és kívánatos, hogy a szekunder kör a lehető legkisebb mértékben érintse a primer kört.Minél nagyobb a szekunder áramkör Q-tényezője, annál nagyobb az áram amplitúdója a rezonanciában. A gyenge láncszem alkalmas rádióberendezések mérésére.